論文の概要: Zero-Knowledge Proofs of Quantumness

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.23455v1
• Date: Sun, 20 Sep 2026 08:31:39 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-09-22 20:29:00.821357
• Title: Zero-Knowledge Proofs of Quantumness
• Title（参考訳）: 量子性のゼロ知識証明
• Abstract要約: 量子性の証明の現在のスキームでは、量子プローバーは古典的な検証者によって悪用されるリスクに直面している。 これは、悪意のある検証者が量子性の証明において有用な情報を抽出することを防ぐ形式化の欠如によるものである。 古典的なゼロ知識証明は、量子性スキームの既存の証明を、量子性スキームのゼロ知識証明にコンパイルするのに十分である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.9486871062786357
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: With the rapid development of quantum computers, proofs of quantumness have recently become an interesting research direction. However, in current schemes for proofs of quantumness, quantum provers face the risk of being maliciously exploited by classical verifiers. Through malicious strategies in interaction with quantum provers, classical verifiers could solve some instances of hard problems that arise from the specific scheme in use. This is due to the lack of formalization that prevents malicious verifiers from extracting useful information in proofs of quantumness. To address this issue, we formalize zero-knowledge proofs of quantumness. Intuitively, the zero-knowledge property necessitates that the information gained by the classical verifier from interactions with the quantum prover should not surpass what can be simulated using a simulated classical prover interacting with the same verifier. As a result, the new zero-knowledge notion can prevent a malicious verifier from exploiting quantum advantage. We find that the classical zero-knowledge proof is sufficient to compile some existing proofs of quantumness schemes into zero-knowledge proofs of quantumness schemes. It appears to be more general to require zero-knowledge proof on the verifier side instead of the prover side. This helps to regulate the verifier's behavior from malicious to be honest-but-curious. As a result, both parties will play not only one role in the proofs of quantumness but also the dual role in the classical zero-knowledge proof. Specifically, Shor's factoring-based scheme and the learning with errors-based scheme in [Brakerski et al., FOCS, 2018] can be transformed into zero-knowledge proofs of quantumness by requiring an extractable non-interactive zero-knowledge argument on the verifier side. Zero-knowledge proofs of quantumness can thus be viewed as an enhanced security notion for proofs of quantumness.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピュータの急速な発展に伴い、量子性の証明は近年、興味深い研究の方向性となっている。 しかし、量子性の証明の現在のスキームでは、量子プローバーは古典的な検証者によって悪用されるリスクに直面している。 量子証明器と相互作用する悪意のある戦略によって、古典的検証器は、使用中の特定のスキームから生じる難題のいくつかを解決できる。 これは、悪意のある検証者が量子性の証明において有用な情報を抽出することを防ぐ形式化の欠如によるものである。 この問題に対処するため、ゼロ知識証明を定式化する。 直観的には、ゼロ知識特性は、古典的検証者が量子証明器との相互作用から得た情報は、同じ検証器と相互作用するシミュレートされた古典的証明器を用いてシミュレートできるものを超えるべきではないことを要求している。 その結果、新しいゼロ知識の概念は、悪意のある検証者が量子優位性を利用するのを防ぐことができる。 古典的なゼロ知識証明は、量子性スキームの既存の証明を、量子性スキームのゼロ知識証明にコンパイルするのに十分である。 証明側ではなく検証側でゼロ知識証明を必要とする方が一般的である。 これは、検証者の行動が悪意のあるものから、正直だが正確であるように規制するのに役立ちます。 その結果、両者は量子性の証明において1つの役割を果たすだけでなく、古典的なゼロ知識証明において2つの役割も果たすことになる。 具体的には、[Brakerski et al , FOCS, 2018] におけるショアのファクタリングに基づくスキームと誤りに基づくスキームの学習は、検証側で抽出可能な非対話的ゼロ知識引数を必要とすることにより、量子性のゼロ知識証明に変換することができる。 したがって、量子性のゼロ知識証明は、量子性の証明の強化されたセキュリティ概念と見なすことができる。

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